一种智能激光焊接系统及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属材料的焊接技术领域，尤其涉及一种智能激光焊接系统以及应用该系统激光焊接金属结构的方法，特别但不限于建筑外围护结构中金属材料的焊接。
【背景技术】
[0002]在建筑外围护系统等多种金属结构中，金属屋面是一种以常用金属为材料，以不同的构造为结构体系，并结合保温隔热、防水、吸音等材料的新型组合屋面。金属墙面板属于房屋的结构性板材，金属外围护系统行业融合了多个学科和多项先进技术和工艺，综合性能非常强。如何能及时高效的跟进新材料、新技术和新工艺也是我们面临的挑战。
[0003]焊接是钢结构最主要的连接方式，在建筑外围护系统中，涉及多种金属材料的焊接连接，如天沟的连接、檩条的连接、屋面板的连接等。焊接的有效设计和施工直接影响了工程造价、工程质量、使用寿命、维修成本。
[0004]其中，使用最多的是手工焊条电弧焊和钨极气体保护焊(如钨极氩弧焊)。而且普通的焊接方式都存在焊接速度慢、不美观、难以机械化发展和功率较低等缺憾。追求更高的焊缝深宽比、更美观高质量的焊缝形貌和更高效以及智能化的焊接方式已渐成趋势。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种智能激光焊接系统以及应用该系统的激光焊接金属结构的方法，能够高效、高质量对进行金属结构的焊接，以提升建筑等金属结构的焊接质量，可实现大数据化、智能化、实时监控焊接。
[0006]技术方案:一种智能激光焊接系统，包括激光器、辅助机械装置、智能检测装置和智能控制装置，其中，所述激光器和智能检测装置安装在辅助机械装置上;所述激光器、辅助机械装置和智能检测装置与智能控制装置电性连接。本发明所述的智能激光焊接系统，其结构简单，设计合理，易于生产。其中采用激光作为焊接热源，对金属材料进行焊接。可以对不锈钢板、铝合金板、锌板、镀铝锌板、铝镁合金板、钛合金板、铜板等常用外围护金属材料的不同结构进行加工，适用性广。由于激光焊接功率密度高，加工速度快，没有力的作用，整个工件的热输入量小，激光冷却迅速，柔性高、加工轨迹精确。可以得到美观、高效、高质、无磨损、深宽比大、变形小、易于自动化生产的焊接产品。而辅助机械装置包括机架、转动装置、位移装置，带动激光器进行运动，使用方便，可以高效辅助激光器进行焊接。此外，智能检测装置对重要位置的焊接可以配置上图像采集与处理系统的构建及特征参数的提取，通过对焊接图像进行采集和超声探伤，及时定位焊接位置并对焊缝质量实时反馈。能够高效、高质量对进行金属材料的焊接，以提升建筑外围护结构的焊接质量，可实现实时监控焊接。
[0007]进一步的，上述的智能激光焊接系统，还包括参数输入装置和数据库，所述参数输入装置和数据库与智能控制装置电性连接。可以在数据库中录入多种常用金属材料、结构的参数信息和焊接方案，构建不同金属材料的工艺数据库，生成编写相应程序，对相关材料进行焊接时就可以从数据库提取针对特定材料工艺数据生成相应的焊接方案，指令激光器和相关机械设备进行焊接操作。智能化程度高，且可实现大数据化。
[0008]进一步的，上述的智能激光焊接系统，还包括气体保护装置和CCD定位装置，其中所述气体保护装置内设有惰性气体发生器;所述气体保护装置和CCD定位装置与智能控制装置电性连接。CCD定位装置可以准确定位需要进行焊接的位置，保证焊接准确，保证焊接的质量。
[0009]进一步的，上述的智能激光焊接系统，所述激光器为脉冲光纤激光器或连续0)2激光器或固体连续激光器。性能稳定，焊接效果好。
[0010]本发明还公开了一种激光焊接金属结构的方法，包括以下步骤:
1)对金属结构的待焊接的区域进行打磨；
2)采用激光作为焊接热源，激光器对所述金属结构进行焊接；
3)焊接同时利用智能检测装置对焊接质量进行实时监控。
[0011]本发明所述的激光焊接金属结构的方法，方法合理，首先对金属材料的带焊接区域进行预处理，将材料根据图纸装备好，最后采用激光作为焊接热源，对金属材料进行焊接。能够高效、高质量对进行金属材料的焊接，以提升焊接结构的焊接质量。
[0012]进一步的，上述的激光焊接金属结构的方法，在对所述金属结构的待焊接的区域进行打磨处理之后，用丙酮或乙醇对所述金属结构待焊接区域进行清洗，去除表面的油污和杂物。使焊接效果更好。
[0013]进一步的，上述的激光焊接金属结构的方法，在焊接过程中，充入惰性气体，对焊缝进行保护。其中所述惰性气体可以为氩气或氦气的一种或两种，可以提高焊接过程的安全性。
[0014]进一步的，上述的激光焊接金属结构的方法，在进行焊接之前，利用CCD定位装置对所述金属结构的待焊接区域进行定位；
定位后，开启气体保护装置和激光器，对所述金属结构待焊接的区域进行焊接;焊接过程中，600-10600nm，输出激光的功率光斑直径比为1000-8000w/mm，激光扫描线速度为8-300mm/s;惰性气体的流量在5-15L/min，惰性气体发生器喷嘴与待焊接的区域表面的距离为4-20_。条件温和，易于实现。
[0015]进一步的，上述的激光焊接金属结构的方法，所述智能检测装置内设有高速相机，对焊接位置进行图像采集和超声探伤，并反馈给智能控制装置进行特征参数的提取，及时定位焊接位置并对焊缝质量实时反馈。对于重要的焊接位置可以配置上图像采集与处理系统的构建及特征参数的提取，利用高速相机对焊接图像进行采集和超声探伤，保证焊接的质量。
[0016]进一步的，上述的激光焊接金属结构的方法，通过参数输入装置输入金属结构性能参数，传输给智能控制装置与数据库中工艺数据进行比对，并反馈给智能控制装置控制激光器、辅助机械装置、智能检测装置、气体保护装置和CCD定位装置进行焊接。可以根据规范和统计数据建立工艺数据库，对相关材料进行焊接时就可以从数据库提取针对特定材料工艺数据生成编写相应程序，生产相应的焊接方案，指令激光器和相关机械设备进行焊接操作，自动化程度高，减少人工劳动量，提高了工作效率，实现焊接过程的自动化。
[0017]上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果:本发明所述的智能激光焊接系统，其结构简单，设计合理，易于生产，使用方便，焊接质量高、效率高，安全性高且适用性广。本发明所述的智能激光焊接系统的工作方法，能够高效、高质量对进行金属材料的焊接，可实现大数据化、智能化、实时监控焊接。
【附图说明】
[0018]图1为本发明所述的智能激光焊接系统的示意图；
图2为本发明所述的激光焊接金属结构的方法的流程图；
图3为本发明所述的实施例一焊接区域施工图；
图4-5为本发明所述的实施例二焊接区域施工图；
图6为本发明所述的实施例三焊接区域施工图。
[0019]图中:I激光器、2辅助机械装置、3智能检测装置、4智能控制装置、5参数输入装置、6数据库、7气体保护装置、8CCD定位装置、9焊接区域。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]如图1所示的智能激光焊接系统，包括激光器1、辅助机械装置2、智能检测装置3、智能控制装置4、参数输入装置5、数据库6、气体保护装置7和CCD定位装置8。其中，所述激光器I为脉冲光纤激光器或连续CO2激光器或固体连续激光器的任意一种，所述气体保护装置7内设有惰性气体发生器。并且所述激光器I和智能检测装置3安装在辅助机械装置2上;所述激光器1、辅助机械装置2、智能检测装置3、参数输入装置5、数据库6、气体保护装置7和CCD定位装置8均与智能控制装置4电性连接。
[0022]本发明还公开了一种激光焊接金属结构的方法，如图2所示，包括以下步骤:
1)对金属结构的待焊接的区域进行打磨；
2)根据设计图纸要求将金属结构进行有效的搭接等处理，采用激光作为焊接热源，通过激光器I对所述金属结构进行焊接；
3)焊接同时利用智能检测装置3对焊接质量进行实时监控。
[0023]上述方法焊接的金属结构可以是不锈钢板、铝合金板、锌板、镀铝锌板、铝镁合金板、钛合金板、铜板等常用